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HCl fatto gorgogliare in una soluzione di acetato di sodio

Calcolare la concentrazione dell'acetato di sodio in un esercizio in cui HCl viene fatto gorgogliare in una soluzione di acetato di sodio

22,414 mL, misurati a c.n., di HCl gassoso vengono fatti gorgogliare in 200 mL di una soluzione di CH3COONa.

Sapendo che il pH finale della soluzione ottenuta è uguale al pKa dell’acido acetico, si determini la concentrazione di acetato di sodio nella soluzione iniziale (si consideri ideale il comportamento di HCl).

Svolgimento dell'esercizio

Aggiungendo HCl ad una soluzione di acetato di sodio (CH3COONa) si ha la seguente reazione chimica con formazione di una soluzione tampone:

CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl

Il testo dell'esercizio afferma che il pH finale della soluzione ottenuta è uguale al pKa dell’acido acetico (e quindi [H+] = Ka); ciò significa che na = ns ovvero il numero di moli di CH3COOH è uguale al numero di moli di CH3COONa.

Infatti la formula per ricavare la [H+] di una soluzione tampone formata da un acido debole e la sua base coniugata è la seguente:

tampone acido formula semplificata

e se [H+] = Ka deve anche essere na = ns:

Calcoliamo le moli iniziali di HCl: sapendo che 1 mole di gas ideale in c.n. occupa un volume di 22,414 L, il numero di moli che occupano un volume di 22,414 mL è pari a 1 mmol (per info: millimole) ovvero 10-3 mol.

Per fare in modo che al termine della reazione sia na = ns, il numero di moli iniziali di acetato di sodio (CH3COONa) deve essere il doppio del numero di moli di HCl e quindi deve essere pari a 2 · 10-3 mol.

Per un generico numero di moli X di HCl, il numero di moli di CH3COONa deve essere infatti il doppio, in modo che si abbia:

....... CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl

inizio ... 2X .......... X

fine ..... X ........... 0 ...... X

e che quindi venga rispettata, a reazione terminata, la condizione na = ns.

Rimane infine da calcolare la molarità dell'acetato di sodio; sappiamo che il volume della soluzione di CH3COONa è pari a 200 mL e che il numero di moli è 2 · 10-3 mol. Risulta quindi che la sua molarità iniziale corrisponde a:

M = n / V = 2 · 10-3 / 0,2 = 10-2 mol/L = 0,01 mol/L

Quindi la molarità dell'acetato di sodio è pari a 0,01 mol/L.

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